JP5421350B2 - 改良ソレノイドバルブを備えた吸気バルブの可変駆動システムを有する内燃エンジン、および同エンジン用ソレノイドバルブ - Google Patents
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Description
・燃焼チャンバ。
・前記燃焼チャンバに接続された、少なくとも1つの吸気通路および少なくとも1つの排気通路。
・前記吸気通路および前記排気通路に取り付けられた吸気バルブおよび排気バルブ。各バルブには、バルブを閉鎖位置に押し付ける個々の戻りバネが設けられる。
・個々のタペットを介して、吸気バルブを駆動するためのカムシャフト。
・各吸気バルブは、バルブのタペットに接続されたポンプピストンに面した加圧流体チャンバを含む流体圧手段によって、各タペットによって、各戻りバネの動作に抗して制御される。
・閉鎖状態と開放状態との間で制御可能なソレノイドバルブ。前記ソレノイドバルブは、吸気バルブをタペットから分離し、個々の戻りバネによって吸気バルブを迅速に閉鎖する目的で、前記加圧流体チャンバを排出チャネルと連通させる。
・1つ又はそれ以上のエンジン動作パラメータに従って、吸気バルブの開放時期、及び/又は閉鎖時期、及び/又は上昇を変化させるように前記ソレノイドバルブを制御するための電子制御手段。
・円筒状の内部空洞を有するバルブ本体であって、前記加圧流体チャンバと連通する少なくとも1つの吸入開口が、前記本体を放射状に貫通し前記円筒状空洞と接続し、少なくとも1つの排出開口がバルブ本体の端部表面に接続する前記円筒状空洞の端部によって規定されるようにしたバルブ本体。
・前記バルブ本体、または前記バルブ本体に固定された環状エレメントに形成された弁座。前記弁座は、前記円筒空洞と同心の環状エッジによって規定される。
・前記弁座と共に動作する部分および、バルブ本体の前記円筒状空洞の内部において、第1位置と第2位置との間をスライド可能に搭載された円筒形本体を有するバルブエレメント(105)。第1位置では、前記部分が前記弁座と接触して、前記吸入開口と前記排出開口との連通を阻止する。第2位置では、前記部分が前記弁座から離れて、前記吸入開口と前記排出開口との連通を確立する。
・バルブエレメントを前記第1位置および前記第2位置の一方に向けて戻すためのバネ手段。バルブエレメントを他方の位置に向けて移動するように作動可能な電磁石。
・バルブの本体に搭載されたソレノイドを含む前記電磁石。ソレノイドによって制御され、バルブエレメントと連動する可動アンカー。
・該バルブエレメントの本体は、その外表面において、略円錐形状で互いに対向する円錐形を持つ第1および第2の表面部分を有する。両表面は、前記吸入開口から伝達される圧力に曝されており、それによってバルブエレメント(105)は流体圧的にバランスがとれている。
本出願人は、長年、エンジンの吸気バルブの可変作動システムを備えた内燃エンジンを開発しており、「MULTIAIR」の商標で販売している。出願人は、上述のタイプのシステムを備えたエンジンに関する様々な特許や特許出願を有している。
本発明の目的は、本発明の冒頭で示したタイプの吸気バルブの可変駆動のためのシステムを備えたエンジン用の改良ソレノイドバルブを提供することであり、これによりソレノイドバルブの総動作寿命を通じて正確で信頼性があり、均等な動作を確保している。さらに本発明の目的は、先行技術に係るソレノイドバルブの性能を流量の観点で改善することである。
こうした目的を達成するために、本発明は、本明細書の冒頭に示した特徴を有するエンジンを提供することを狙いとし、エンジンは更に次のような特徴を有する。
・前記バルブエレメントの本体は、前記バルブ本体の円筒形空洞の内部にスライド可能に直接搭載され、封止リングを使用しない。
・バルブエレメント本体の前記第1のおよび第2の円錐表面部は、バルブエレメント本体の円筒形外表面に形成される円周溝の、軸方向の対向端部によって規定される。前記円錐表面部の一方は、弁座と共に動作するバルブエレメントの上述した部分を構成する。他方の円錐表面部は、弁座を規定する前記環状エッジの直径とほぼ一致する外径を有する。
Claims (14)
- ・燃焼チャンバと、
・前記燃焼チャンバに接続された、少なくとも1つの吸気通路(4)および少なくとも1つの排気通路(6)と、
・前記吸気通路(4)および前記排気通路(6)に取り付けられた吸気バルブ(7)および排気バルブ(70)であって、バルブを閉鎖位置へ押す個々の戻りバネ(9)がそれぞれ設けられた吸気バルブ(7)および排気バルブ(70)と、
・個々のタペット(15)を介して、吸気バルブ(7)を駆動させるためのカムシャフト(11)とを備え、
・各吸気バルブ(7)は、バルブのタペット(15)に接続するポンプピストン(16)に面した加圧流体チャンバ(C)を含む流体圧手段によって、各タペット(15)によって前記戻りバネ(9)の動作に抗して制御されるようにした内燃エンジンであって、
前記内燃エンジンは、
・閉鎖状態と開放状態との間で制御可能なソレノイドバルブ(24)であって、吸気バルブをタペット(15)から分離し、個々の戻りバネ(9)によって吸気バルブを迅速に閉鎖させる目的で、前記加圧流体チャンバ(C)を排出チャネル(23)と連通させるソレノイドバルブ(24)と、
・1つ又はそれ以上のエンジン動作パラメータに従って、吸気バルブの開放時期、及び/又は閉鎖時期、及び/又は上昇を変化させるように前記ソレノイドバルブ(24)を制御するための電子制御手段(25)と、をさらに備え、
前記ソレイドバルブ(24)は、
・円筒状の内部空洞(101a)を有するバルブ本体(101)であって、前記加圧流体チャンバ(C)と連通する少なくとも1つの吸入開口(102)が、前記本体(101)を放射状に貫通し前記円筒状空洞(101a)と接続し、少なくとも1つの排出開口(106)がバルブ本体(101)の端部表面に接続する前記円筒状空洞(101a)の端部によって規定されるようにしたバルブ本体(101)と、
・前記バルブ本体(101)、または前記バルブ本体に固定された環状エレメント(103)に形成された弁座(104)であって、前記円筒形空洞と同心の環状エッジによって規定される弁座(104)と、
・前記弁座(104)と共に動作する部分(105a)および、バルブ本体(101)の前記円筒状空洞(101a)の内部において、第1位置と第2位置との間をスライド可能に搭載された円筒形本体を有するバルブエレメント(105)であって、第1位置では、前記部分(105a)が前記弁座(104)と接触して、前記吸入開口(102)と前記排出開口(106)との連通を阻止し、第2位置では、前記部分(105a)が前記弁座(104)から離れて、前記吸入開口(102)と前記排出開口(106)との連通を確立するようにしたバルブエレメント(105)と、
・バルブエレメント(105)を前記第1位置および前記第2位置の一方に向けて戻すためのバネ手段(107)と、バルブエレメント(105)を他方の位置に向けて移動するように作動可能な電磁石と、
・バルブの本体(101)に搭載されたソレノイド(111)を含む前記電磁石と、ソレノイドによって制御され、バルブエレメント(105)と連動する可動アンカー(112)と、を備え、
・該バルブエレメント(105)の本体は、その外表面において、略円錐形状で互いに対向する円錐形を持つ第1および第2の表面部分(C1、C2)を有し、両方の表面部分は前記吸入開口から伝達される圧力に曝されており、それによってバルブエレメント(105)は流体圧的にバランスがとれており、即ち、前記ソレノイドおよび前記弾性手段(107)の動作に影響されるだけであり、
・前記バルブエレメント(105)の本体は、封止リングを使用することなく、前記バルブ本体の円筒形空洞(101a)の内部にスライド可能に直接搭載されており、
・バルブエレメント(105)本体の前記第1および第2の表面部分は、バルブエレメント(105)本体の円筒形外表面に形成された円周溝の、軸方向の対向端部によって規定され、前記円錐表面部の一方(C1)は、弁座(104)と共に動作するバルブエレメント(105)の前記部分を構成し、他方の円錐表面部(C2)は、弁座(104)を規定する前記環状エッジの直径とほぼ一致する外径を有することを特徴とする、内燃エンジン。 - 前記バネ手段(107)は、バルブエレメント(105)を、その通常開放位置に向けて押すことを特徴とする請求項1記載のエンジン。
- 前記電磁石の可動アンカー(112)には、バルブエレメント(105)から分離して、前記バネ手段(107)の動作に抗してバルブエレメント(105)を閉鎖位置に押すための推進エレメント(113)が設けられることを特徴とする請求項2記載のエンジン。
- 前記バルブエレメント(105)は、前記可動アンカー(112)と剛性接続され、
前記可動アンカー(112)は、その前部で前記ソレノイド(111)の端部に面する円盤形状であることを特徴とする請求項2記載のエンジン。 - 前記バネ手段(107)は、バルブエレメント(105)をその閉鎖位置に向けて押しており、
前記バルブエレメント(105)は、前記可動アンカー(112)と剛性接続され、
前記可動アンカー(112)は、その前部で前記ソレノイド(111)の端部に面する円盤形状であることを特徴とする請求項1記載のエンジン。 - 前記弁座(104)は、バルブ本体(101)と剛性接続したリング(103)に設けられ、前記リングは硬質材料によって形成され、前記本体(101)は高透磁率材料によって形成されることを特徴とする請求項1記載のエンジン。
- 前記リング(103)は、圧力嵌めまたは溶接によってバルブ本体(101)と剛性接続され、
リング(103)およびバルブ本体(101)のアセンブリは、弁座(104)と、バルブエレメントがスライド可能に搭載されたバルブ本体の内部表面(101a)との間の同心性を確保するように同時に研磨されていることを特徴とする請求項6記載のエンジン。 - ・円筒状の内部空洞(101a)を有するバルブ本体(101)であって、前記加圧流体チャンバ(C)と連通する少なくとも1つの吸入開口(102)が、前記本体(101)を放射状に貫通し前記円筒状空洞(101a)と接続し、少なくとも1つの排出開口(106)が、バルブ本体(101)の端部表面に接続する前記円筒状空洞(101a)の端部によって規定されるようにしたバルブ本体(101)と、
・前記バルブ本体(101)、または前記バルブ本体に固定された環状エレメント(103)に形成された弁座(104)であって、前記円筒形空洞と同心の環状エッジによって規定される前記弁座(104)と、
・前記弁座(104)と共に動作する部分(105a)および、バルブ本体(101)の前記円筒状空洞(101a)の内部において、第1位置と第2位置との間をスライド可能に搭載された円筒形本体を有するバルブエレメント(105)であって、第1位置では、前記部分(105a)が前記弁座(104)と接触して、前記吸入開口(102)と前記排出開口(106)との連通を阻止し、第2位置では、前記部分(105a)が前記弁座(104)から離れて、前記吸入開口(102)と前記排出開口(106)との連通を確立するようにしたバルブエレメント(105)と、
・バルブエレメント(105)を前記第1位置および前記第2位置の一方に向けて戻すためのバネ手段(107)と、バルブエレメント(105)を他方の位置に向けて移動するように作動可能な電磁石と、
・バルブの本体(101)に搭載されたソレノイド(111)を含む前記電磁石と、ソレノイドによって制御され、バルブエレメント(105)と連動する可動アンカー(112)と、を備えるソレノイドバルブであって、
・該バルブエレメント(105)の本体は、その外表面において、略円錐形状で互いに対向する円錐形を持つ第1および第2の表面部分(C1、C2)を有し、両方の表面部分は前記吸入開口から伝達される圧力に曝されており、それによってバルブエレメント(105)は流体圧的にバランスがとれており、即ち、前記ソレノイドおよび前記弾性手段(107)の動作に影響されるだけであり、
・前記バルブエレメント(105)の本体は、封止リングを使用することなく、前記バルブ本体の円筒形空洞(101a)の内部にスライド可能に直接搭載されており、
・バルブエレメント(105)本体の前記第1および第2の表面部分は、バルブエレメント(105)本体の円筒形外表面に形成された円周溝の、軸方向の対向端部によって規定され、前記円錐表面部の一方(C1)は、弁座(104)と共に動作するバルブエレメント(105)の前記部分を構成し、他方の円錐表面部(C2)は、弁座(104)を規定する前記環状エッジの直径とほぼ一致する外径を有することを特徴とする、ソレノイドバルブ。 - 前記バネ手段(107)は、バルブエレメント(105)を、その通常開放位置に向けて押すことを特徴とする請求項8記載のソレノイドバルブ。
- 前記電磁石の可動アンカー(112)には、バルブエレメント(105)から分離して、前記バネ手段(107)の動作に抗してバルブエレメント(105)を閉鎖位置に押すための推進エレメント(113)が設けられることを特徴とする請求項9記載のソレノイドバルブ。
- 前記バルブエレメント(105)は、前記可動アンカー(112)と剛性接続され、
前記可動アンカー(112)は、その前部で前記ソレノイド(111)の端部に面する円盤形状であることを特徴とする請求項9記載のソレノイドバルブ。 - 前記バネ手段(107)は、バルブエレメント(105)をその閉鎖位置に向けて押しており、
前記バルブエレメント(105)は、前記可動アンカー(112)と剛性接続され、
前記可動アンカー(112)は、その前部で前記ソレノイド(111)の端部に面する円盤形状であることを特徴とする請求項8記載のソレノイドバルブ。 - 前記弁座(104)は、バルブ本体(101)と剛性接続したリング(103)に設けられ、前記リングは硬質材料によって形成され、前記本体(101)は高透磁率材料によって形成されることを特徴とする請求項8記載のソレノイドバルブ。
- 前記リング(103)は、圧力嵌めまたは溶接によってバルブ本体(101)と剛性接続され、
リング(103)およびバルブ本体(101)のアセンブリは、弁座(104)と、バルブエレメントがスライド可能に搭載されたバルブ本体の内部表面(101a)との間の同心性を確保するように同時に研磨されていることを特徴とする請求項13記載のソレノイドバルブ。
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